Sorprendente descubrimiento del telescopio James Webb: detectan numerosas supernovas que explotaron en el joven Universo
Donde los telescopios ópticos anteriores no habían observado nada, las imágenes infrarrojas del telescopio James Webb revelaron numerosas supernovas que explotaron hace más de 12 mil millones de años, en la época del joven Universo.
Estamos acostumbrados, quizás mimados, a esperar del telescopio James Webb sólo imágenes de absoluta belleza de objetos astronómicos de los más variados tipos, o descubrimientos de compuestos químicos cada vez más complejos en los discos protoplanetarios y en las atmósferas de los exoplanetas.
Pero la ciencia que se está haciendo con el Telescopio James Webb es mucho más. Un ejemplo de esto proviene de la reciente observación con este telescopio de un número inesperado de supernovas a distancias cosmológicas. Las supernovas descubiertas por James Webb meteored.mx tienen la apariencia de simples puntos luminosos rojos pero de inestimable valor científico.
Los puntos de luz rojos son supernovas, descubiertas en cantidades 10 veces mayores de lo que se conocía anteriormente. Estas supernovas están muy lejos, a distancias cosmológicas, y pueden datarse en una edad del Universo de menos de 2 mil millones de años, frente a la edad actual de casi 14.
¿Qué son las supernovas?
La masa estelar determina tanto la velocidad con la que evoluciona una estrella como la forma en la que finaliza su vida: cuanto mayor es la masa de la estrella, más rápida es su evolución y más corta es su vida.
Consideremos que mientras las estrellas de masa baja, comparable o inferior a la solar, llamadas por eso enanas, evolucionan en miles de millones de años, las masivas evolucionan incluso 1000 veces más rápido.
Los modelos y observaciones de la evolución estelar nos dicen que las estrellas con una masa superior a unas 8 masas solares, después de haber experimentado una rápida evolución, terminan su vida con una explosión muy violenta: la explosión de supernova.
Esta explosión provoca la expulsión de las capas externas, dejando como residuo de la explosión una estrella de neutrones o incluso un agujero negro.
La energía liberada durante la explosión es tal que hace que el objeto sea muy brillante y visible a distancias cósmicas.
En el pasado, cuando aún no se conocía la verdadera naturaleza de este fenómeno, las estrellas hasta entonces invisibles que aparecían repentinamente en el cielo, tras el aumento de brillo debido a la explosión de una supernova, se confundían con "nuevas estrellas", de ahí el adjetivo latino. "novas" y, en los casos más brillantes, "supernovas".
Porque vamos a buscar supernovas
Las supernovas son importantes en astrofísica por varias razones. El descubrimiento y estudio de las supernovas nos permite comprender las fases evolutivas finales de las estrellas masivas, comprender la naturaleza y los mecanismos de formación de las estrellas de neutrones y los agujeros negros.
Su estudio es importante para comprender la evolución química del medio interestelar. De hecho, los elementos pesados (como el carbono, el hierro, el oxígeno, etc.) producidos en el interior de la estrella con reacciones de fusión termonuclear, tras la explosión, se dispersan en el ambiente circunestelar, enriqueciéndolo con estos elementos.
De ello se deduce que con la evolución del Universo, las nubes de las que proceden las estrellas se vuelven cada vez más ricas en metales pesados y, en consecuencia, las nuevas generaciones de estrellas también lo son.
Otra característica que hace que las supernovas sean importantes y útiles es el hecho de que constituyen "candelas estándar" muy importantes para medir distancias cosmológicas.
En este caso siempre se trata de explosiones de supernovas pero con orígenes diferentes. Se trata de estrellas enanas blancas que, al tener una compañera que les confiere masa, sufren una violenta explosión cuando ésta supera el valor crítico de 1.4 masas solares.
Por qué el telescopio James Webb es único en la búsqueda de supernovas remotas
La sensibilidad del telescopio James Webb en la banda infrarroja lo hace "único" en la búsqueda de supernovas remotas. Sabemos que el Universo se está expandiendo (cada objeto astronómico se aleja de todos los demás) y que cuanto más lejos están los objetos astronómicos (estrellas, galaxias, cúmulos de galaxias, etc.) mayor es la velocidad de separación.
Debido al "efecto Doppler", la radiación electromagnética emitida por los objetos que se alejan se desplaza hacia el rojo, es decir, hacia longitudes de onda más largas. Este fenómeno se llama "desplazamiento al rojo". Por otro lado, los objetos que se acercan tienen el espectro electromagnético desplazado hacia el azul (desplazamiento al azul).
Existe una relación lineal entre la distancia de un objeto a la Tierra y el corrimiento al rojo de la radiación emitida por él. El desplazamiento se mide en unidades z (el cambio relativo en la longitud de onda).
Gracias a esta conocida relación, una vez medida la z de un objeto astronómico, por tanto su corrimiento al rojo, se puede obtener la distancia a la que se encuentra respecto a la Tierra.
Las supernovas que se encuentran a distancias cosmológicas y, por tanto, con altas velocidades de retroceso debido a la expansión del Universo, tienen su radiación muy desplazada hacia el rojo. Estos se vuelven entonces invisibles en la banda visible y visibles en la banda infrarroja.
Gracias a su sensibilidad a la radiación infrarroja, James Webb logró descubrir un número de supernovas con un corrimiento al rojo superior a 2 (es decir, a distancias cosmológicas) 10 veces mayor que las pocas conocidas hasta ahora.
Se trata en su mayoría de estrellas masivas que explotaron como supernovas cuando el Universo tenía menos de 2 mil millones de años, invisibles a los ojos del telescopio Hubble, que observa en lo visible, pero claramente visibles a los ojos "infrarrojos" de James Webb.
La futura caracterización de estas supernovas y su clasificación entre tipos Ia y II ayudará a las primeras (tipo Ia) a mejorar la relación entre distancia y desplazamiento al rojo, mientras que a las segundas (tipo II) a comprender mejor el ritmo de formación de estrellas masivas. en el joven Universo.